第1章 绪论.docx

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第1章绪论

第1章绪论

一、选择题

1.算法的计算量的大小称为计算的（）。

A．效率B.复杂性C.现实性D.难度

2.算法的时间复杂度取决于（）

A．问题的规模B.待处理数据的初态C.A和B

3.计算机算法指的是

（1），它必须具备

（2）这三个特性。

（1）A．计算方法B.排序方法C.解决问题的步骤序列D.调度方法

（2）A．可执行性、可移植性、可扩充性B.可执行性、确定性、有穷性

C.确定性、有穷性、稳定性D.易读性、稳定性、安全性

4．一个算法应该是（）。

A．程序B．问题求解步骤的描述C．要满足五个基本特性D．A和C.

5.下面关于算法说法错误的是（）

A．算法最终必须由计算机程序实现

B.为解决某问题的算法同为该问题编写的程序含义是相同的

C.算法的可行性是指指令不能有二义性

D.以上几个都是错误的

6.下面说法错误的是（）

（1）算法原地工作的含义是指不需要任何额外的辅助空间

（2）在相同的规模n下，复杂度O（n）的算法在时间上总是优于复杂度O（2n）的算法

（3）所谓时间复杂度是指最坏情况下，估算算法执行时间的一个上界

（4）同一个算法，实现语言的级别越高，执行效率就越低

A．

（1）B.

（1）,

（2）C.

（1）,（4）D.（3）

7．从逻辑上可以把数据结构分为（）两大类

A．动态结构、静态结构B．顺序结构、链式结构

C．线性结构、非线性结构D．初等结构、构造型结构

8．以下与数据的存储结构无关的术语是（）

A．循环队列B.链表C.哈希表D.栈

9．以下数据结构中，哪一个是线性结构（）

A．广义表B.二叉树C.稀疏矩阵D.串

10．以下那一个术语与数据的存储结构无关？

（）

A．栈B.哈希表C.线索树D.双向链表

11．在下面的程序段中，对x的赋值语句的频度为（）

FORi:

=1TOnDO

FORj:

=1TOnDO

x:

=x+1;

A．O（2n）B．O（n）C．O（n2）D．O（log2n）

12．程序段FORi:

=n-1DOWNTO1DO

FORj:

=1TOiDO

IFA[j]>A[j+1]

THENA[j]与A[j+1]对换；

其中n为正整数，则最后一行的语句频度在最坏情况下是（）

A.O（n）B.O（nlogn）C.O（n3）D.O（n2）

13．以下哪个数据结构不是多型数据类型（）

A．栈B．广义表C．有向图D．字符串

14．以下数据结构中，（）是非线性数据结构

A．树B．字符串C．队D．栈

15.下列数据中，（）是非线性数据结构

A．栈B.队列C.完全二叉树D.堆

16．连续存储设计时，存储单元的地址（）。

A．一定连续B．一定不连续C．不一定连续D．部分连续，部分不连续

17．以下属于逻辑结构的是（）

A．顺序表B.哈希表C.有序表D.单链表

二、判断题

1.数据元素是数据的最小单位。

N

2.记录是数据处理的最小单位。

N

3.数据的逻辑结构是指数据的各数据项之间的逻辑关系；N

4．算法的优劣与算法描述语言无关，但与所用计算机有关。

N

5．健壮的算法不会因非法的输入数据而出现莫名其妙的状态。

N

6．算法可以用不同的语言描述，如果用C语言或PASCAL语言等高级语言来描述，则算法实际上就是程序了.Y

7．程序一定是算法。

N

8．数据的物理结构是指数据在计算机内的实际存储形式。

Y

9.数据结构的抽象操作的定义与具体实现有关。

N

10.在顺序存储结构中，有时也存储数据结构中元素之间的关系。

N

11.顺序存储方式的优点是存储密度大，且插入、删除运算效率高。

N

12.数据结构的基本操作的设置的最重要的准则是，实现应用程序与存储结构的独立。

Y

13.数据的逻辑结构说明数据元素之间的顺序关系,它依赖于计算机的储存结构.N

三、填空

1．数据的物理结构包括数据元素的表示和数据元素间关系的表示。

2.对于给定的n个元素,可以构造出的逻辑结构有集合线性结构树形结构图状结构或网状结构。

四种。

3．数据的逻辑结构是指数据的组织形式，即数据元素之间逻辑关系的总体。

而逻辑关系是指数据元素之间的关联方式或称“邻接关系”。

4．一个数据结构在计算机中表示（又称映像）称为存储结构

5．抽象数据类型的定义仅取决于它的一组逻辑特性，而与在计算机内部如何表示和实现无关，即不论其内部结构如何变化，只要它的数学特性不变，都不影响其外部使用。

6．数据结构中评价算法的两个重要指标是算法的时间复杂度和空间复杂度

7.数据结构是研讨数据的逻辑结构和物理结构，以及它们之间的相互关系，并对与这种结构定义相应的操作（运算），设计出相应的算法

8．一个算法具有5个特性:

（1）有穷性

（2）确定性（3）可行性。

，有零个或多个输入、有一个或多个输出。

9．已知如下程序段

FORi:

=nDOWNTO1DO{语句1}

BEGIN

x:

=x+1；{语句2}

FORj:

=nDOWNTOiDO{语句3}

y:

=y+1;{语句4}

END；

语句1执行的频度为

（1）；语句2执行的频度为

（2）；语句3执行的频度为（3）；语句4执行的频度为（4）

（1）n+1

（2）n（3）n（n+3）/2（4）n（n+1）/2。

10．在下面的程序段中，对ｘ的赋值语句的频度为．1+（1+2++（1+2+3）+…+（1+2+…+n）=n（n+1）（n+2）/6O（n3）（表示为n的函数）

FOR　　i：

＝１TOn　DO　

　　FOR　　j：

＝１　TOi　DO

　FOR　k：

＝1　TO　j　DO　

ｘ：

＝ｘ＋delta；

11.下面程序段中带下划线的语句的执行次数的数量级是：

log2n

i：

=1；WHILEi

=i*2;

12.下面程序段中带下划线的语句的执行次数的数量级是（nlog2n）

i:

=1;

WHILEi

=1TOnDOx:

=x+1;i:

=i*2END；

13.下面程序段中带有下划线的语句的执行次数的数量级是（log2n2）

i：

=n*nWHILEi<>1DOi:

=idiv2;

14.计算机执行下面的语句时，语句s的执行次数为（n+3）（n-2）/2

FOR（i=l；i

FOR（j=n;j>=i;j--）

s;

15.下面程序段的时间复杂度为O（n）（n>1）

sum=1；

for（i=0;sum

16．设m.n均为自然数，m可表示为一些不超过n的自然数之和，f（m,n）为这种表示方式的数目。

例f（5,3）=5，有5种表示方式：

3+2，3+1+1，2+2+1，2+1+1+1，1+1+1+1+1。

①以下是该函数的程序段，请将未完成的部分填入，使之完整

intf（m,n）

intm,n;

{if（m==1）

return

（1）;

if（n==1）{

return

（2）;}

if（m

{returnf（m,m）;}

if（m==n）

{return1+（3）;}

returnf（m.n-1）+f（m-n,（4））;

}

②执行程序，f（6,4）=①

（1）1

（2）1（3）f（m,n-1）（4）n②9

17.在有n个选手参加的单循环赛中，总共将进行n（n-1）/2场比赛。

四、应用题

1.数据结构是一门研究什么内容的学科？

数据结构是一门研究在非数值计算的程序设计问题中，计算机的操作对象及对象间的关系和施加于对象的操作等的学科。

2.数据元素之间的关系在计算机中有几种表示方法？

各有什么特点？

四种表示方法

（1）顺序存储方式。

数据元素顺序存放，每个存储结点只含一个元素。

存储位置反映数据元素间的逻辑关系。

存储密度大，但有些操作（如插入、删除）效率较差。

（2）链式存储方式。

每个存储结点除包含数据元素信息外还包含一组（至少一个）指针。

指针反映数据元素间的逻辑关系。

这种方式不要求存储空间连续，便于动态操作（如插入、删除等），但存储空间开销大（用于指针），另外不能折半查找等。

（3）索引存储方式。

除数据元素存储在一地址连续的内存空间外，尚需建立一个索引表，索引表中索引指示存储结点的存储位置（下标）或存储区间端点（下标），兼有静态和动态特性。

（4）散列存储方式。

通过散列函数和解决冲突的方法，将关键字散列在连续的有限的地址空间内，并将散列函数的值解释成关键字所在元素的存储地址，这种存储方式称为散列存储。

其特点是存取速度快，只能按关键字随机存取，不能顺序存取，也不能折半存取。

3.数据类型和抽象数据类型是如何定义的。

二者有何相同和不同之处，抽象数据类型的主要特点是什么？

使用抽象数据类型的主要好处是什么？

数据类型是程序设计语言中的一个概念，它是一个值的集合和操作的集合。

如C语言中的整型、实型、字符型等。

整型值的范围（对具体机器都应有整数范围），其操作有加、减、乘、除、求余等。

实际上数据类型是厂家提供给用户的已实现了的数据结构。

“抽象数据类型（ADT）”指一个数学模型及定义在该模型上的一组操作。

“抽象”的意义在于数据类型的数学抽象特性。

抽象数据类型的定义仅取决于它的逻辑特性，而与其在计算机内部如何表示和实现无关。

无论其内部结构如何变化，只要它的数学特性不变就不影响它的外部使用。

抽象数据类型和数据类型实质上是一个概念。

此外，抽象数据类型的范围更广，它已不再局限于机器已定义和实现的数据类型，还包括用户在设计软件系统时自行定义的数据类型。

使用抽象数据类型定义的软件模块含定义、表示和实现三部分，封装在一起，对用户透明（提供接口），而不必了解实现细节。

抽象数据类型的出现使程序设计不再是“艺术”，而是向“科学”迈进了一步。

4

（1）在数据结构课程中，数据的逻辑结构，数据的存储结构及数据的运算之间存在着怎样的关系？

数据的逻辑结构反映数据元素之间的逻辑关系（即数据元素之间的关联方式或“邻接关系”），数据的存储结构是数据结构在计算机中的表示，包括数据元素的表示及其关系的表示。

数据的运算是对数据定义的一组操作，运算是定义在逻辑结构上的，和存储结构无关，而运算的实现则是依赖于存储结构。

（2）若逻辑结构相同但存储结构不同，则为不同的数据结构。

这样的说法对吗？

举例说明之。

逻辑结构相同但存储不同，可以是不同的数据结构。

例如，线性表的逻辑结构属于线性结构，采用顺序存储结构为顺序表，而采用链式存储结构称为线性链表。

（3）在给定的逻辑结构及其存储表示上可以定义不同的运算集合，从而得到不同的数据结构。

这样说法对吗？

举例说明之。

栈和队列的逻辑结构相同，其存储表示也可相同（顺序存储和链式存储），但由于其运算集合不同而成为不同的数据结构。

（4）评价各种不同数据结构的标准是什么？

数据结构的评价非常复杂，可以考虑两个方面，一是所选数据结构是否准确、完整的刻划了问题的基本特征；二是是否容易实现（如对数据分解是否恰当；逻辑结构的选择是否适合于运算的功能，是否有利于运算的实现；基本运算的选择是否恰当。

5．评价一个好的算法，您是从哪几方面来考虑的？

评价好的算法有四个方面。

一是算法的正确性；二是算法的易读性；三是算法的健壮性；四是算法的时空效率（运行）。

7.根据数据元素之间的逻辑关系，一般有哪几类基本的数据结构？

集合、线性结构、树形结构、图形或网状结构

8．对于一个数据结构，一般包括哪三个方面的讨论？

逻辑结构、存储结构、操作（运算）。

9.当你为解决某一问题而选择数据结构时，应从哪些方面考虑？

通常考虑算法所需要的存储空间量和算法所需要的时间量。

后者又涉及到四方面：

程序运行时所需输入的数据总量，对源程序进行编译所需时间，计算机执行每条指令所需时间和程序中指令重复执行的次数

10.若将数据结构定义为一个二元组（D，R）,说明符号D，R应分别表示什么？

D是数据元素的有限集合，S是D上数据元素之间关系的有限集合。

11．数据结构与数据类型有什么区别？

“数据结构”这一术语有两种含义，一是作为一门课程的名称；二是作为一个科学的概念。

作为科学概念，目前尚无公认定义，一般认为，讨论数据结构要包括三个方面，一是数据的逻辑结构，二是数据的存储结构，三是对数据进行的操作（运算）。

而数据类型是值的集合和操作的集合，可以看作是已实现了的数据结构，后者是前者的一种简化情况。

15.在编制管理通讯录的程序时,什么样的数据结构合适?

为什么?

应从两方面进行讨论：

如通讯录较少变动（如城市私人电话号码），主要用于查询，以顺序存储较方便，既能顺序查找也可随机查找；若通讯录经常有增删操作，用链式存储结构较为合适，将每个人的情况作为一个元素（即一个结点存放一个人），设姓名作关键字，链表安排成有序表，这样可提高查询速度。

16.试举一例，说明对相同的逻辑结构,同一种运算在不同的存储方式下实现，其运算效率不同。

线性表中的插入、删除操作，在顺序存储方式下平均移动近一半的元素，时间复杂度为O（n）；而在链式存储方式下，插入和删除时间复杂度都是O

（1）。

17.有实现同一功能的两个算法A1和A2，其中A1的时间复杂度为Tl=O（2n），A2的时间复杂度为T2=O（n2），仅就时间复杂度而言，请具体分析这两个算法哪一个好。

对算法A1和A2的时间复杂度T1和T2取对数，得nlog2和2logn。

显然，算法A2好于A1。

18．设计一数据结构，用来表示某一银行储户的基本信息：

账号、姓名、开户年月日、储蓄类型、存入累加数、利息、帐面总数。

structnode

{intyear,month,day;};

typedefstruct

{intnum;//帐号

charname[8];//姓名

structnodedate;//开户年月日

inttag;//储蓄类型，如：

0-零存，1-一年定期……

floatput;//存入累加数；

floatinterest;//利息

floattotal;//帐面总数

}count；

19.写出下面算法中带标号语句的频度。

TYPEar=ARRAY[1..n]OFdatatype;

PROCEDUREperm（a:

ar;k,n:

integer）;

VARx:

datatype;i:

integer;

BEGIN

（1）IFk=n

THENBEGIN

（2）FORi:

=1TOnDO

（3）write（a[i]）;

writeln;

END

ELSEBEGIN

（4）FORi:

=kTOnDO

（5）a[i]:

=a[i]+i*i;

（6）perm（a,k+1,n）;

END;

END;

设k的初值等于1。

（1）n

（2）n+1（3）n（4）（n+4）（n-1）/2（5）（n+2）（n-1）/2（6）n-1

20.分析下面程序段中循环语句的执行次数。

i:

=0;s:

=0;n:

=100;

REPEAT

i:

=i+1;

s:

=s+10*i;

UNTILNOT（（i

21．下列算法对一n位二进制数加1，假如无溢出，该算法的最坏时间复杂性是什么？

并分析它的平均时间复杂性。

TYPEnum=ARRAY[1..n]of[0..1]；

PROCEDUREInc（VARa：

num）；

VARi：

integer；

BEGINi：

=n；

WHILEA[i]=1DO

BEGINA[i]：

=0；i：

=i-1；END；

END；

A[i]：

=1；

ENDInc；．算法在最好情况下，即二进制数的最后一位为零时，只作一次判断，未执行循环体，赋值语句A[i]执行了一次；最坏情况出现在二进制数各位均为1（最高位为零，因题目假设无溢出），这时循环体执行了n-1次，时间复杂度是O（n），循环体平均执行n/2次，时间复杂度仍是O（n）。

22.阅读下列算法，指出算法A的功能和时间复杂性

PROCEDUREA（h,g:

pointer）;

（h,g分别为单循环链表（singlelinkedcircularlist）中两个结点指针）

PROCEDUREB（s,q:

pointer）；

VARp:

pointer;

BEGIN

p:

=s;

WHILEp^.next<>qDOp:

=p^.next;

p^.next:

=s;

END;（ofB）

BEGIN

B（h,g）;B（g,h）;

END;（ofA）．该算法功能是将原单循环链表分解成两个单循环链表：

其一包括结点h到结点g的前驱结点；另一个包括结点g到结点h的前驱结点。

时间复杂度是O（n）。

23.调用下列C函数f（n）或PASACAL函数f（n）回答下列问题:

（1）试指出f（n）值的大小，并写出f（n）值的推导过程;

（2）假定n=5，试指出f（5）值的大小和执行f（5）时的输出结果。

C函数：

intf（intn）

{inti,j，k,sum=0;

for（i=l;i

{for（j=n;j>i-1;j--）

for（k=1;k

sum++;

printf（"sum=%d\n",sum）；

}

return（sum）;

}第一层FOR循环判断n+1次，往下执行n次，第二层FOR执行次数为（n+（n-1）+（n-2）+…+1），第三层循环体受第一层循环和第二层循环的控制，其执行次数如下表：

i=123…n

j=nnnn…n

j=n-1n-1n-1n-1…

…………

j=333

j=222

j=11

执行次数为（1+2+…+n）+（2+3+…+n）+…+n=n*n（n+1）/2-n（n2-1）/6。

在n=5时，f（5）=55，执行过程中，输出结果为：

sum=15,sum=29,sum=41,sum=50,sum=55（每个sum=占一行,为节省篇幅，这里省去换行）。

24．设n是偶数，试计算运行下列程序段后m的值并给出该程序段的时间复杂度。

m:

=0;

FORi:

=1TOnDO

FORj:

=2*iTOnDO

m:

=m+1;O（n2）,m的值等于赋值语句m:

=m+1的运行次数，其计算式为

25．有下列运行时间函数：

（1）T1（n）=1000;

（2）T2（n）=n2+1000n;（3）T3（n）=3n3+100n2+n+1;

分别写出相应的大O表示的运算时间。

（1）O

（1）

（2）O（n2）（3）O（n3）

26.试给出下面两个算法的运算时间。

（1）fori←1tondo

x←x+1

END

（2）fori←1tondo

forj←1tondo

x←x+1

end

end

（1）O（n）

（2）O（n2）